[发明专利]一种基于级联长周期光纤光栅的分布式复用解调系统

说明书

一种基于级联长周期光纤光栅的分布式复用解调系统，本申请宽带光源与光纤耦合器的端口光信号连接，光纤耦合器与N个级联长周期光纤光栅传感器相连，N个级联长周期光纤光栅传感器与光纤耦合器光信号连接，光纤耦合器的另一接口与起偏器的输入端光连接，起偏器的输出光信号穿过双折射晶体光楔到达检偏器，光信号经过检偏器达到线阵CCD，线阵CCD和数据存储与处理设备相连。本发明提供一种基于级联长周期光纤光栅的分布式复用解调系统，本系统通过测量计算出传感器的谐振损耗峰波长位置，进而解调出待测量的信息，其通过并联布置一系列不同光程差的传感器，可实现多路传感器的复用，本发明系统具有系统空间分辨率高、可复用数目大、成本低廉的优点。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，特别是涉及一种基于级联长周期光纤光栅的分布式复用解调系统。

背景技术

长周期光纤光栅

在光纤传感领域，长周期光纤光栅由于其对温度、应力和应变、环境折射率等变化的高度敏感性，而成为一种十分重要的传感器件。与布拉格光栅相比，长周期光纤光栅对温度、应力等具有更高的灵敏性，并且它的包层模式对外界环境折射率敏感，可以适用于液体折射率的高精度测量。虽然具有优秀的单点传感性能，长周期光纤光栅在应用领域的实用化进程远远落后于布拉格光栅。布拉格光栅由于其频域反射频宽很窄，一般小于1nm，可以很方便的构建成分布式的传感系统并用波分复用或时分复用技术来解调。长周期光纤光栅的频谱特征为多个透射损耗峰共存，且每个损耗峰的频谱带宽很大，对环境折射率灵敏度较高的高阶模的带宽至少有几十纳米，因此它的频域无法采用波分复用系统解调。长周期光纤光栅是同向传输的芯层模和包层模耦合，几乎没有反射频谱，因此无法采用目前技术成熟的时分复用系统解调。由于缺乏针对长周期光纤光栅分布式传感的复用和解调方法的研究，具有优良传感特性的长周期光纤光栅的实用化进程大受影响。

低相干干涉技术

低相干干涉技术是使用宽谱光作为光源，根据白光相干原理，利用零级干涉条纹作为参考位置，从而在较大的范围内获得精确测量绝对位置信息的一种干涉系统。低相干干涉系统用于获得探测信号的传感器结构为干涉仪，解调部分是扫描型的干涉仪，不同的传感器采用不同的光程差设计，可以实现多路传感复用。由于低相干系统中采用干涉仪方式来解调各个传感器信息量，可以避免光源不稳定等因素引入的环境噪声，具有较高的抗干扰性；充分利用干涉图的所有数据来评定被测信号，具有精密测量理论所青睐的平均效应的效果，获得较高的测量精度；构建光纤低相干干涉系统，不需要高相干干涉系统所使用的可调谐激光光源，信号分析处理也不需要光谱仪、网络分析仪、矢量分析仪等贵重精密设备，系统成本远远低于目前广泛使用的波分复用、时分复用等系统。基于低相干原理的复用解调系统是一个性能优良且成本低廉的复用系统，但是目前这个系统的应用研究还远远落后于时分复用系统、波分复用系统等。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种基于级联长周期光纤光栅的分布式复用解调系统，本系统通过测量计算出传感器的谐振损耗峰波长位置，进而解调出待测量的信息，其通过并联布置一系列不同光程差的传感器，可实现多路传感器的复用，本发明系统具有系统空间分辨率高、可复用数目大、成本低廉的优点，为达此目的，本发明提供一种基于级联长周期光纤光栅的分布式复用解调系统，包括宽带光源、第一光纤耦合器、级联长周期光纤光栅传感器、第二光纤耦合器、起偏器、双折射晶体光楔、检偏器、线阵CCD和数据存储与处理设备，所述宽带光源与第一光纤耦合器的端口光信号相连接，所述第一光纤耦合器与至少2个级联长周期光纤光栅传感器相连，所述级联长周期光纤光栅传感器与第二光纤耦合器通过光信号连接，所述第二光纤耦合器的另一接口与起偏器的输入端光连接，所述起偏器的输出光信号穿过双折射晶体光楔到达检偏器，到达检偏器的输出光信号经过检偏器达到线阵CCD，所述线阵CCD和数据存储与处理设备相连；